數(shù)字輸入輸出端口

數(shù)字輸入輸出端口第1頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六3.1STC12C5A60S2單片機的

I/O口及工作模式STC12C5A60S2單片機共有6個I/O端口，44根I/O口線：P0口（8根）：P0.0、P0.1、P0.2、P0.3、P0.4、P0.5、P0.6、P0.7。P1口（8根）：P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5、P1.6、P1.7。P2口（8根）：P2.0、P2.1、P2.2、P2.3、P2.4、P2.5、P2.6、P2.7。P3口（8根）：P3.0、P3.1、P3.2、P3.3、P3.4、P3.5、P3.6、P3.7。P4口（8根）：P4.0、P4.1、P4.2、P4.3、P4.4、P4.5、P4.6、P4.7。P5口（4根）：P5.0、P5.1、P5.2、P5.3。3.1.1STC12C5A60S2單片機的I/O口第2頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六1、P0口

P0口的作用有2個：（1）用作數(shù)據(jù)總線或者地址總線低8位。（2）用作I/O。2、P2口

P2口的作用有2個：（1）作為高8位地址指針（DPH）輸出。（2）作為通用I/O口使用。復用功能第3頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六

3、P1口復用為ADC轉換輸入、捕獲/比較/脈寬調制、SPI通信線、第二串口或者第二時鐘輸出，如表3-1所示。

端口引腳復用功能P1.0ADC0（ADC轉換輸入通道0）/CLKOUT2（第二時鐘輸出）P1.1ADC1（ADC轉換輸入通道1）P1.2ADC2（ADC轉換輸入通道2）/ECI（可編程計數(shù)器陣列定時器的外部時鐘輸入）/RxD2（第二串口輸入）P1.3ADC3（ADC轉換輸入通道3）/CCP0（捕捉/比較/脈寬調制通道0）/TxD2（第二串口輸出）P1.4ADC4（ADC轉換輸入通道4）/CCP1（捕捉/比較/脈寬調制通道1）/SS

（SPI從器件選擇）P1.5ADC5（ADC轉換輸入通道5）/MOSI（SPI主機輸出從機輸入）P1.6ADC6（ADC轉換輸入通道6）/MISO（SPI主機輸入從機輸出）P1.7ADC7（ADC轉換輸入通道7）/SCLK（SPI時鐘）表3-1P1口的復用功能第4頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六4、P3口

P3口的口線可復用為外部中斷輸入、計數(shù)器輸入、時鐘輸出、第一串口和外部總線的讀/寫控制，如表3-2所示。端口引腳復用功能P3.0RXD（串行通信輸入）P3.1TXD（串行通信輸出）P3.2INT0（外部中斷0輸入）P3.3INT1（外部中斷1輸入）P3.4T0（定時器0外部輸入）/CLKOUT0（時鐘輸出0）P3.5T1（定時器1外部輸入）/CLKOUT1（時鐘輸出1）P3.6WR（外部總線寫控制信號）P3.7RD（外部總線讀控制信號）表3-2P3口的復用功能第5頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六5、P4口

P4口的某些口線具有復用功能，可配置為SPI通信線、捕捉/比較/脈寬調制、第二串口線等，如表3-3所示。表3-3P4口的復用功能端口引腳復用功能P4.0SS（SPI從器件選擇）P4.1ECI（可編程計數(shù)器陣列定時器的外部時鐘輸入）/MOSI（SPI主輸出從輸入）P4.2CCP0（捕捉/比較/脈寬調制通道0）/RxD2（第二串口輸入）/MISO（SPI主輸入從輸出）P4.3CCP1（捕捉/比較/脈寬調制通道1）/TxD2（第二串口輸出）/SCLK（SPI時鐘）P4.4NA（空引腳）P4.5ALE（地址鎖存控制信號，主要用于外部總線擴展）P4.6EX_LVD（外部低電壓檢測）/RST2（第二復位信號輸入）P4.7RST（復位引腳）第6頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六

P4.4、P4.5和P4.6的第二功能由特殊功能寄存器P4SW（地址為BBH，復位值為X000XXXXB）設置,P4SW的各位定義如下：位號D7D6D5D4D3D2D1D0位名稱LVD_P4.6ALE_P4.5NA_P4.4(1)NA/P4.4引腳控制位。

0：NA/P4.4腳是弱上拉，無任何功能。

1：將NA/P4.4腳設置成I/O口（P4.4）。(2)ALE_P4.5：ALE/P4.5引腳控制位。

0：ALE/P4.5腳是ALE信號。CPU用MOVX指令訪問片外存儲器時，ALE輸出信號的下降沿作為16位地址信號低8位的鎖存信號。

1：將ALE/P4.5腳設置成I/O口（P4.5）。(3)LVD_P4.6：EX_LVD/P4.6引腳控制位。

0：EX_LVD/P4.6是外部低壓檢測腳，可使用查詢方式或設置成中斷來檢測。

1：將EX_LVD/P4.6腳設置成I/O口（P4.6）。

RST/P4.7引腳在ISP下載程序時選擇是復位腳還是P4.7口，如設置成P4.7口，必須使用外部時鐘。第7頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六由AUXR1寄存器設置PCA/PWM、SPI和UART2功能是在P1口還是在P4口。AUXR1寄存器（地址為A2H，復位值為X00000X0B）的各位定義如下：位號D7D6D5D4D3D2D1D0位名稱-PCA_P4SPI_P4S2_P4GF2ADRJ-DPSPCA_P4：PCA/PWM控制位。

0：PCA/PWM在P1口。

1：將PCA/PWM從P1口切換到P4口。SPI_P4：SPI控制位。

0：SPI在P1口。

1：將SPI從P1口切換到P4口。S2_P4：UART2控制位。

0：UART2/串口2在P1口。

1：將UART2/串口2從P1口切換到P4口。GF2：通用標志位。該位是由用戶定義的一個狀態(tài)標志。ADRJ：用于設置ADC轉換結果的存儲格式（詳見第十章）。DPS：數(shù)據(jù)指針選擇位。STC12C5A60S2單片機具有兩個16位的數(shù)據(jù)指針：DPTR0和DPTR1。當DPS=0時，選擇DPTR0；DPS=1時，選擇DPTR1。第8頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六3.1.2

STC12C5A60S2單片機I/O口的工作模式四種工作模式第9頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六軟件配置成4種工作模式之一STC12C5A60S2單片機的所有I/O口均可由軟件配置成4種工作模式之一：準雙向口（標準8051單片機輸出模式）推挽輸入輸出僅為輸入（高阻）或開漏輸出功能。每個口的工作模式由2個控制寄存器中的相應位控制（PnM0和PnM1，n=0,1,2,3）。第10頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六準雙向口

C51的說明書上說：”BecausePorts1,2,and3havefixedinternalpullups,theyaresometimescalledquasi-bidirectionalports.Whenconfiguredasinputs,theypullhighandsourcecurrent(IIL)whenexternallypulledlow.Port0,ontheotherhand,isconsideredtrulybidirectional,becauseitfloatswhenconfiguredasaninput."翻譯是：因為P1、2、3有固定的內(nèi)部上拉電阻，所以有時稱它們?yōu)闇孰p向口。當用做輸入時被拉高，低則要靠外部電路拉低。而P0則是真雙向口，因為作為輸入時它是懸浮的，即高阻態(tài)。第11頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六表3-4I/O口工作模式設置PnM0[7:0]PnM1[7:0]I/O口模式00準雙向口(傳統(tǒng)8051單片機I/O口模式），灌電流可達20mA，拉電流為230μA，由于制造誤差，實際為250uA～150uA01推挽輸入輸出（強上拉輸出，可達20mA，要加限流電阻，盡量少用）10僅為輸入（高阻）11開漏（OpenDrain），內(nèi)部上拉電阻斷開，要外加上拉電阻參見課本P39寄存器參見課本P27表2-2第12頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六1、例如，若設置P1.7為開漏，P1.6為強推挽輸入輸出，P1.5為高阻輸入，P1.4、P1.3、P1.2、P1.1和P1.0為弱上拉，則可以使用下面的代碼進行設置：

MOVP1M1,#10100000BMOVP1M0,#11000000B

2、雖然STC12C5A60S2單片機的每個I/O口在弱上拉時都能承受20mA的灌電流（還是要加限流電阻，如1KΩ），在強推挽輸出時都能輸出20mA的拉電流（也要加限流電阻），但整個芯片的工作電流推薦不要超過120mA。工作模式設置常例P1M1=0XA0HP1M0=0XC0H第13頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六3.2STC12C5A60S2單片機

I/O口的結構四種結構第14頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六1．準雙向口工作模式的結構

準雙向口工作模式下，I/O口可用作輸出和輸入功能而不需重新配置口線輸出狀態(tài)。第15頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六準雙向口的主要特點輸入數(shù)據(jù)時，應先向口寫1，使T4截止，然后方可作高阻抗輸入。雙向口的特點：輸入時有三種狀態(tài)（0、1、高阻）?？梢宰x鎖存器的操作。第16頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六P0口的工作原理是雙向口

1：輸入

這時

V1截止V2截止呈現(xiàn)高阻態(tài)可以讀取管腳上的數(shù)據(jù)

2：輸出1這時

V1導通V2截止輸出1

3：輸出0這時V1截止V2導通

輸出0第17頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六端口與端口寄存器的關系為了便于敘述，以后將6個端口及其鎖存器都表示為P0-P5第18頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六2．推挽輸入輸出工作模式的結構

一個I/O位工作于推挽輸入輸出工作模式時，若輸出高電平，拉電流最大可達20mA；若輸出低電平，灌電流也可達20mA。第19頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六3僅為輸入（高阻）工作模式的結構

輸入口帶有一個施密特觸發(fā)輸入以及一個干擾抑制電路。注意，僅為輸入（高阻）工作模式下，I/O口不提供20mA灌電流的能力。

第20頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六當口線鎖存器為“0”時，開漏輸出關斷所有上拉場效應管。當作為一個邏輯輸出時，這種配置方式必須有外部上拉電阻，一般通過電阻外接到Vcc。這種方式的下拉結構與準雙向口模式的下拉結構相同。開漏端口帶有一個施密特觸發(fā)輸入以及一個干擾抑制電路。這種工作模式下，輸出低電平時，灌電流也可達20mA。4．開漏輸出工作模式的結構第21頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六外部上拉電阻第22頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六3.3STC12C5A60S2

單片機I/O口的使用8個小問題第23頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六對STC12C5A60S2單片機P4口和P5口的訪問，如同訪問常規(guī)的P0/P1/P2/P3口一樣，并且均可按位尋址，P4的地址C0H，P5口的地址在C8H。1．P4口和P5口的使用第24頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六2．上拉電阻的連接

準雙向口應用時，雖然集成了上拉場效應管，最好外接上拉電阻。典型值為5.1kΩ，10kΩ第25頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六在實際使用時，應盡量采用灌電流方式，而不要采用拉電流方式，這樣可以提高系統(tǒng)的負載能力和可靠性。3．拉電流方式和灌電流方式

第26頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六

4．典型的三極管控制電路

第27頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六5．I/O外部狀態(tài)的輸入當I/O口工作于準雙向口時，由于STC12C5A60S2單片機是1個時鐘周期（1T）的8051單片機，速度很快，如果通過指令執(zhí)行由低變高指令后立即讀外部狀態(tài)，此時由于實際輸出還沒有變高，有時可能讀入的狀態(tài)不對。這種問題的解決方法是在軟件設置由低變高后加1到2個空操作指令延時，然后再讀I/O口的狀態(tài)。第28頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六STC12C5A60S2單片機的典型工作電壓為5V，與3V器件連接時，為了防止3V器件承受不了5V電壓，可將相應的I/O口設置成開漏工作模式，斷開內(nèi)部上拉電阻，相應的I/O口外部加10K上拉電阻到3V器件的Vcc。這樣，高電平是3V，低電平是0V，可以保證正常的輸入輸出6．與3V器件的連接第29頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六。共陰極共陽極7．I/O口驅動LED數(shù)碼管第30頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六8．如何讓I/O口上電復位時控制輸出為低電平有兩種解決方法：（1）通過硬件實現(xiàn)高低電平的邏輯取反功能。（2）由于STC12C5A60S2單片機既有弱上拉輸出模式又有強推挽輸出模式，可在單片機I/O口上加一個下拉電阻（1K、2K或3K），這樣上電復位時，雖然單片機內(nèi)部I/O口是弱上拉/高電平輸出，但由于內(nèi)部上拉能力有限，而外部下拉電阻又較小，無法將其拉高，所以該I/O口上電復位時外部輸出為低電平。第31頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六第32頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六單片機最小系統(tǒng)第33頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六單片機的時鐘與時序時鐘電路單片機的各項工作都是在時鐘信號的控制下協(xié)調工作的，單片機的時鐘電路可為單片機提供一個時鐘信號，根據(jù)連接方式的不同，時鐘電路可分為內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。第34頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六時鐘的連接XTAL1和XTAL2之間跨接晶體振蕩器和兩個微調電容，和芯片內(nèi)部的振蕩器電路構成一個穩(wěn)定的自激振蕩器，

第35頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六單片機的CPU時序MCS-51包括4個定時單位，它們分別是：振蕩周期（節(jié)拍）、時鐘周期（狀態(tài)周期）、機器周期和指令周期。單片機兩種常用晶振的4個周期信號的對比見表2-7所示。

第36頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六1.振蕩周期振蕩周期也叫節(jié)拍，用P表示，振蕩周期是指為單片機提供定時信號的振蕩源的周期。是時序中最小的時間單位。例如：若某單片機時鐘頻率為2MHz，則它的振蕩周期應為0.5μs。2.時鐘周期時鐘周期又叫做狀態(tài)周期，用S表示。是振蕩周期的二倍，其前半周期對應的節(jié)拍叫P1拍，后半周期對應的節(jié)拍叫P2。P1節(jié)拍通常完成算術、邏輯運算，P2節(jié)拍通常完成傳送指令。

第37頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六3.機器周期機器周期是實現(xiàn)特定功能所需的時間周期，通常有若干時鐘周期構成。MCS-51的一個機器周期是固定不變的，寬度均由6個狀態(tài)周期（12個振蕩周期）組成，并依次表示為S1～S6，分別記作S1P1、S1P2～S6P1、S6P2。4.指令周期指令周期是最大的時序定時單位，指令周期是指執(zhí)行一條指令需要的時間。通常MCS-51的指令周期可以包含有1～4個機器周期。MCS-51的幾種典型的指令時序如圖2-15所示，每個機器周期內(nèi)地址鎖存信號（ALE）產(chǎn)生兩次有效信號，分別出現(xiàn)在S1P2、S2P1期間與S4P2、S5P1期間。

第38頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六指令時序第39頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六2.6.2節(jié)電工作方式

MCS-51單片機中有HMOS和CHMOS兩種工藝芯片，它們的節(jié)電運行方式不同，HMOS單片機的節(jié)電方式只有掉電方式，CHMOS單片機的節(jié)電工作方式有掉電方式和空閑方式兩種。單片機的工作方式2.6.1程序執(zhí)行方式

1．連續(xù)執(zhí)行方式

2．單步運行方式

3.復位方式

第40頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六1．HMOS的掉電工作方式

掉電工作方式是指由于電源的故障使電源電壓丟失或工作電壓低于正常值，使單片機系統(tǒng)不能正常運行，若不采取保護措施，將丟失RAM和寄存器中的全部數(shù)據(jù)，后果嚴重。為此MCS-51系列單片機設置有掉電保護措施，進行掉電保護處理。具體做法是：檢測電路一旦發(fā)現(xiàn)掉電，通過外部中斷源向CPU發(fā)出中斷請求，CPU響應此中斷請求，調用中斷服務子程序，由中斷服務子程序將重要數(shù)據(jù)送內(nèi)部RAM轉存，立即先把程序運行過程中有用信息轉存到RAM，然后啟用備用電源維持RAM供電。

第41頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六2．CHMOS的節(jié)電工作方式

單片機還設計有待機和掉電兩種節(jié)電工作方式，特別適宜于低功耗場合。

內(nèi)部控制電路

PCON控制寄存器的格式如下：

第42頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六PCON各位的說明如下：SMOD：串行口波特率加倍控制位。SMOD=1，波特率加倍。GF1、GF0：通用標志位，由用戶置位或復位。PD：掉電方式位，若PD=1，進入掉電工作方式。IDL：待機方式位，若IDL=1，進入待機工作方式。若PD和IDL同時為1，則進入掉電工作方式。第43頁，共50頁，2023年，2月20日，星期六（1）待機工作方式

是將PCON寄存器的IDL位置“1”，即進入待機工作方式。退出待機方式的方法有兩種，一種是激活